水处理指标异常 - 总氮异常/超标（深度解说）

总氮达标排放是也一项污水厂的基本要求。然而，实际生产过程中，出水总氮超标是极为常见且棘手的问题。今天我们将深入探讨导致总氮异常的常见因素及对应的解决策略，减少背锅情况出现。

TN 的去除原理

总氮的去除是去除它里面包含的氮元素，所以氮元素的去除就会伴随总氮的下降。

回顾：（总氮=有机氮+无机氮）（无机氮=氨氮+亚硝酸盐氮+硝酸盐氮）

有机氮去除：微生物通过氨化作用，将有机氮转化为氨氮，然后再利用硝化作用将氨氮去除。

氨氮去除：在好氧条件下，亚硝酸菌首先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮，接着硝酸菌再将亚硝酸盐氮进一步氧化为硝酸盐氮，这个过程被称为硝化作用。那氨氮就去除了，只剩下硝酸盐氮待处理。

注：咱平时听到的硝化菌就是亚硝酸菌+硝酸菌的统称

硝酸盐氮去除：在缺氧条件下，反硝化细菌利用碳源将硝酸盐氮转化为氮气，从而从水中逸出，实现硝酸盐氮的去除。

逻辑：总氮 =（有机氮+氨氮+亚硝酸盐氮+硝酸盐氮）每降低里面的任何一个元素指标都是在相应的降低总氮。

转化过程：有机氮→氨氮→亚硝酸盐氮→硝酸盐氮→亚硝酸盐氮→氮气（能不能理解总氮怎么去除了？）

回忆小知识

硝化过程：氨氮→亚硝酸盐氮→硝酸盐氮（在好氧池里进行）

反硝化过程：硝酸盐氮→亚硝酸盐氮→氮气（在缺氧池里进行）

下面我们把超标情况分析分为进水问题及工艺控制问题两块来分析。

进水水质

进水有机氮比例高

当进水有机氮占总氮比例过高时，咱刚刚去除原理也看到了，有机氮转化到氮气，一个是开头，一个是结尾，微生物需要更长时间和更多的代谢步骤将有机氮转化为氨氮，再进一步进行硝化和反硝化。若处理系统不能适应这种高有机氮负荷，就会导致总氮去除不彻底。

解决办法：在前端增加水解酸化池，通过水解酸化菌将大分子有机氮分解为小分子的氨氮，提高后续生物处理的可生化性。同时，优化生物处理工艺，延长水力停留时间，使微生物有足够时间进行有机氮的转化和总氮的去除，说白了就是降低进水量，水量停留时间自然就长，如果没有水解酸化池，可以适当降低外回流比，针对性延长厌氧池的停留时间。

进水氮负荷冲击

工业废水排放规律不稳定或集中排放，可能使污水厂进水氮浓度在短时间内急剧升高，超出生物处理系统的承受能力。微生物在高氮负荷冲击下，代谢功能紊乱，硝化和反硝化过程都会受到抑制。

解决办法：在污水厂内设置调节池，对进水水质和水量进行均衡调节，缓冲氮负荷冲击。实时监测进水总氮，氨氮浓度，当浓度过高时，及时调整工艺参数应对。如果超标特别严重，紧急调用应急池。

进水水量冲击

暴雨、排水系统故障等原因导致进水水量突然大幅增加，污水在处理构筑物内的停留时间缩短，也就是水力停留时间变短，使得微生物与污染物接触反应时间不足，总氮无法充分去除。

解决办法：使用调节池，在水量冲击发生时，可适当调整提升泵的运行频率，控制进入处理系统的水量。没有调节池的可调用应急池。同时，优化处理工艺的运行参数，如提高污泥浓度，以增强系统对高水量的适应能力。

进水有毒有害物质

污水中若含有重金属、农药、酚类等有毒有害物质，会抑制硝化细菌和反硝化细菌，阻碍微生物的生长、繁殖和代谢，进而影响总氮的去除效果。

解决办法：和处理氮负荷冲击类式。

工艺运行参数

溶解氧控制不当

在硝化阶段，溶解氧需维持在 2 - 4mg/L，若溶解氧太低，硝化细菌的活性会受到抑制，氨氮不能完全转化为硝态氮。而在反硝化阶段，溶解氧应控制在 0.5mg/L 以下，实际情况基本在0.2-0.3mg/L，过高的溶解氧会使反硝化细菌优先利用氧气进行代谢，无法有效还原硝态氮。整个过程可理解为氮元素不去除，总氮就下降不了。

解决办法：实时监测曝气池和缺氧区的溶解氧浓度。根据不同处理阶段的需求，精确控制溶解氧水平，满足硝化和反硝化反应的需要。

污泥龄不合适

污泥龄过短，硝化细菌无法在系统内充分富集，导致硝化能力不足，氨氮去除效果不佳，污泥龄过长，污泥会出现老化现象，微生物活性降低，对总氮的去除能力也会下降。

解决办法：适当延长污泥龄，但要注意防止污泥老化。定期监测污泥的性能指标，如SV30、SVI等，根据监测结果及时调整排泥量。具体可查看《SV30深度解说》《SRT深度解说》

内回流比不合理

原因：内回流的作用是将好氧区的硝态氮回流至缺氧区进行反硝化。内回流比过低，缺氧区硝态氮供应不足，反硝化反应不充分，好氧区硝态氮积累。内回流比过高，会携带过多溶解氧至缺氧区，破坏缺氧环境，抑制反硝化细菌活性。

解决办法：可通过经验公式确定内回流比，再根据实际情况修正比值。一般内回流比可控制在 200% - 400%。具体可查看《回流比深度解说》

外回流比不合理

外回流主要是维持曝气池中活性污泥的浓度。外回流比过低，曝气池中活性污泥浓度不足，微生物数量有限，影响处理效果。外回流比过高，则可能导致污泥的过度循环，影响污泥活性，还会导致水力停留时间缩短。

解决办法：可通过经验公式确定外回流比，再根据实际情况修正比值。一般可控制在20% - 100%。具体可查看《回流比深度解说》

碳源不足

反硝化过程需要碳源为反硝化细菌提供电子供体，将硝态氮还原为氮气。当碳氮比 C/N 低于 3 时，碳源严重不足，反硝化细菌缺乏能量来源，无法有效完成脱氮过程。

解决办法：当碳源不足时，可投加甲醇、乙酸钠、葡萄糖等易生物降解的碳源。可通过经验公式确定投加量，再根据实际情况修正投加量。C/N控制在 4-6，投加点一般选择在缺氧区前端。具体可查看《碳源投加深度解说》

有机氮去除低

污水中部分有机氮结构复杂，难以被微生物直接利用和分解。若处理工艺中缺乏有效的水解酸化或预处理步骤，有机氮无法转化为可被后续处理单元有效处理的形态，就会导致有机氮在出水中残留，有机氮无法下降，那总氮随之也无法下降。

解决办法：在前端增设水解酸化池或预处理单元，利用水解酸化菌将复杂的有机氮分解为简单的氨氮等形态，提高有机氮的可生化性。如果没有水解酸化池，可以适当降低外回流比，针对性延长厌氧池的停留时间。

温度

硝化细菌和反硝化细菌对温度较为敏感。适宜硝化细菌生长的温度一般在 15 - 30℃，当水温低于 15℃时，硝化细菌活性显著降低，硝化反应速率减慢。反硝化细菌适宜生长温度在 20 - 40℃，当水温低于 15℃ 时同样会影响反硝化效果。

解决办法：对于温度较低的地区或季节，可适当增加曝气和污泥浓度。

pH 值

硝化反应适宜的 pH 值范围通常在 7.0-8.0，反硝化反应的适宜 pH 值在 7.0-7.5 值超出这个范围，pH 值超出这个范围，会影响微生物体活性，进而影响硝化和反硝化反应的进行，导致出水总氮异常。

解决办法：因为硝化是耗碱环节，求稳可控制在7.5-8.5，对于 pH 值的调节，可在进水口或反应池中投加适量的酸或碱，如盐酸、氢氧化钠等，将 pH 值控制在适宜的范围内。但要注意投加量的控制，避免突跃现象。

污泥负荷

污泥负荷过高，微生物代谢速率过快，会导致微生物处于对数增长期，活性污泥的沉降性能变差，同时也会影响硝化和反硝化效果。污泥负荷过低，微生物生长缓慢，系统处理能力下降，总氮去除效率降低。

解决办法：根据处理工艺和进水水质，通过调整污泥浓度和进水水量，将污泥负荷控制在合适的范围内。具体可查看《F/M深度解说》

反硝化速率

反硝化速率受多种因素影响，这是一个异常的大方向，总氮的异常还是大概率是硝态氮去除率下降的原因，这就是为什么总是有人问，为什么氨氮那么低，总氮那么高的原因。如碳源种类和浓度、温度、pH 值、溶解氧等。当这些因素不能满足反硝化细菌的需求时，反硝化速率降低，导致硝态氮不能及时转化为氮气排出，造成出水总氮超标。